Назначение
Системы информационно-измерительные в составе АСУ ТП ферросплавной электропечи АО «КФ» (далее - ИИС) предназначены для измерений параметров технологического процесса плавления ферросплавов в рудоплавильных печах АО «КФ»:
- температуры расплава в печи, поверхностей конструктивных частей печи, входящего воздуха и отходящих из печи газов, масла трансформатора, воды и гидравлической жидкости в гидравлических системах печи (гидроприжим, гидроперепуск, охлаждения и перемещения электрода);
- расхода воды и давления воды и гидравлической жидкости в гидравлических системах
печи;
- силы и напряжения переменного тока на присоединении подстанции, питающих ферросплавную электропечь.
Описание
ИИС представляет собой многофункциональную трехуровневую систему с централизованным управлением и распределенной функцией измерений.
Первый уровень ИИС состоит из первичных измерительных преобразователей -измерительных компонентов системы, в том числе:
- преобразователей температуры, основанных на различных физических принципах;
- расходомеров;
- датчиков давления;
- трансформаторов тока и трансформаторов напряжения.
Второй уровень образован логическим программируемым контроллером PLC Modicon с модулями ввода аналоговых сигналов - комплексный компонент системы и устройством универсальным измерительным параметров электрических цепей SENTRON PAC4200.
Третий уровень предназначен для отображения измерительной информации и состоит из панели оператора Magelis, установленной на пульте плавильщика, и автоматизированного рабочего места (АРМ) старшего мастера на базе персонального компьютера, с программным обеспечением Monitor Pro.
Измерительные, комплексные и связующие компоненты образуют измерительные каналы. Перечень измерительных каналов (ИК) и их состав с указанием диапазона измерений (ДИ), класса точности (КТ), класса допуска (КД), приведенной погрешности (1111) или абсолютной погрешности (ПА) измерительных компонентов приведен в таблице 1. В составе ИИС могут отсутствовать некоторые ИК в зависимости от конфигурации на поставку.
В качестве измерительных преобразователей температуры, на разных участках контролируемого процесса, используются термоэлектрические преобразователи,
термопребразователи сопротивления, в том числе с унифицированным токовым выходом.
Сигналы термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей преобразуются модулями ввода аналоговых сигналов цифровой код, который в дальнейшем передается по сети Modbus в контроллер Modicon M580. В контроллере цифровой код преобразуется в значение температуры с учетом номинальной статической характеристики (НСХ) преобразователя. При расчете температуры учитывается поправка на температуру холодного спая в месте подключения термопреобразователя к модулю ввода. Температура холодного спая измеряется встроенным термометром модуля ввода.
Сопротивление термопреобразователей сопротивления, также преобразуется модулями ввода аналоговых сигналов, в цифровой код, передается по сети Modbus в контроллер Modicon M580 и в контроллере преобразуется в значение температуры с учетом НСХ термопреобразователя сопротивления. При расчете температуры контроллером учитывается сопротивление двухпроводной линии от модуля ввода до термопреобразователя сопротивления.
При измерении температуры, давления, расхода с помощью первичных преобразователе с унифицированным токовым выходом от 4 до 20 мА, выходные сигналы постоянного тока поступают на входы модулей ввода аналоговых сигналов, где также преобразуются в цифровой код, при обработке которого контроллером происходит его преобразование в поименованные величины.
При измерении силы переменного тока и напряжения используются измерительные трансформаторы, которые преобразуют первичные фазные токи и напряжения в аналоговые сигналы низкого уровня, которые по проводным линиям связи поступают на устройство SENTRON PAC4200. В устройстве SENTRON PAC4200 мгновенные значения аналоговых сигналов преобразуются в цифровой код, соответствующей среднеквадратическим значениям силы переменного тока и напряжения.
Результаты измерений в виде значений физических величин отображаются на панели оператора на пульте плавильщика и передаются по сети Ethernet на АРМ старшего мастера.
Таблица 1 - Пе речень и состав измерительных каналов
| ИК | Наименование ИК | Первичный пре образователь | Модуль | Контроллер |
| 1 | Давление рабочей жидкости на выходе контактных щек электрода 1 | Датчик давления Метран-55 ДМП 331 ДИ 0-2,5 МПа ПП 0,5% Рег.№ 18375-08 | BMXAMI0810 ПП ±0,1% Рег.№ 49662-12 | Modicon M580 BME P58 2040 Рег.№ 67369-17 |
| 2 | Давление рабочей жидкости на выходе контактных щек электрода 2 | Датчик давления Метран-55 ДМП 331 ДИ 0-2,5 МПа ПП 0,5% Рег.№ 18375-08 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 3 | Давление рабочей жидкости на выходе контактных щек электрода 3 | Датчик давления Метран-55 ДМП 331 ДИ 0-2,5 МПа ПП 0,5% Рег.№ 18375-08 | | |
| 4 | Давление рабочей жидкости на входе в напорный коллектор | Датчик давления Метран-55 ДМП 331 ДИ 0-2,5 МПа ПП 0,5% Рег.№ 18375-08 | BMXAMI0810 ПП ±0,1% Рег.№ 49662-12 | |
| 5 | Давление рабочей жидкости на выходе сливного коллектора | Датчик давления Метран-55 ДМП 331 ДИ 0-1 МПа ПП 0,5% Рег.№ 18375-08 | | Modicon M580 BME P58 2040 Рег.№ 67369-17 |
| 6 | Температура рабочей жидкости на сливе в системе прижима электрода 1 | Термометр сопротивления TR50 НСХ Pt100 КД B Рег. № 17622-98 | |
| 7 | Температура рабочей жидкости на сливе в системе прижима электрода 2 | Термометр сопротивления TR50 НСХ Pt100 КД B Рег. № 17622-98 | BMXART0814 ПП ±0,2% Рег.№ 49662-12 | |
| 8 | Температура рабочей жидкости на сливе в системе прижима электрода 3 | Термометр сопротивления TR50 НСХ Pt100 КД B Рег. № 17622-98 | | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 9 | Температура рабочей жидкости в баке | Термометр сопротивления TR50 НСХ Pt100 КД B Рег. № 17622-98 | | |
| 10 | Температура отходящих газов. Точка 1 | Термопара ТХА-0495 тип К КД 2 Рег.№ 31930-07 | | |
| 11 | Температура отходящих газов. Точка 2 | Термопара ТХА-0495 тип К КД 2 Рег.№ 31930-07 | BMXART0814 ПП ±0,2% Рег.№ 49662-12 | |
| 12 | Температура масла в трансформаторе | Термометр сопротивления ТС-1088 НСХ 100М КД B Рег.№ 58808-14 | | |
| 13 | Давление в магистрали отжима верхнего кольца перепуска электрода 1 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | Modicon M580 BME P58 2040 Рег.№ 67369-17 |
| 14 | Давление в магистрали отжима нижнего кольца перепуска электрода 1 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | |
| 15 | Давление в магистрали отжима верхнего кольца перепуска электрода 2 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | BMXAMI0810 ПП ±0,1% Рег.№ 49662-12 | |
| 16 | Давление в магистрали отжима нижнего кольца перепуска электрода 2 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 17 | Давление в магистрали отжима верхнего кольца перепуска электрода 3 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 18 | Давление в магистрали отжима нижнего кольца перепуска электрода 3 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 19 | Падение силового давления | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 20 | Давление в цилиндрах маневра 1 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 21 | Давление в цилиндрах маневра 2 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | BMXAMI0810 ПП ±0,1% Рег.№ 49662-12 | Modicon M580 BME P58 2040 Рег.№ 67369-17 |
| 22 | Давление в цилиндрах маневра 3 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 23 | Давление в магистрали электрода 1 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 24 | Давление в магистрали электрода 2 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 25 | Давление в магистрали электрода 3 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 | BMXAMI0810 ПП ±0,1% Рег.№ 49662-12 | Modicon M580 BME P58 2040 Рег.№ 67369-17 |
| 26 | Температура рабочей жидкости в баке | Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом ТСМУ 3213 ДИ 0-100°С ПП 0,5% Рег.№ 73018-18 |
| 27 | Давление в магистрали насоса 1 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 |
| 28 | Давление в магистрали насоса 2 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 |
| 29 | Давление в магистрали насоса 3 | Датчик давления Метран-55 ДМП 333 ДИ 0-25 МПа ПП 0,35% Рег.№ 18375-08 |
| 30 | Температура воздуха на обдув электрода 1 | Термометр сопротивления ТСП-0196 НСХ Pt100 КД B Рег.№ 40163-08 | BMXART0814 ПП ±0,2% Рег.№ 49662-12 | |
| 31 | Температура воздуха между мантелем и электродом 1 | Термопара ТХК-0292 тип L КД 2 Рег.№ 31930-07 |
| 32 | Температура воздуха на обдув электрода 2 | Термометр сопротивления ТСП-0196 НСХ Pt100 КД B Рег.№ 40163-08 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 33 | Температура воздуха между мантелем и электродом 2 | Термопара ТХК-0292 тип L КД 2 Рег.№ 31930-07 | BMXART0814 ПП ±0,2% Рег.№ 49662-12 BMXAMI0810 ПП ±0,1% Рег.№ 49662-12 | Modicon M580 BME P58 2040 Рег.№ 67369-17 |
| 34 | Температура воздуха на обдув электрода 3 | Термометр сопротивления ТСП-0196 НСХ Pt100 КД B Рег.№ 40163-08 |
| 35 | Температура воздуха между мантелем и электродом 3 | Термопара ТХК-0292 тип L КД 2 Рег.№ 31930-07 |
| 36 | Поток воздуха на выходе ВКУ электрода 1 | Расходомер SCHMIDT SS 20.260 ДИ 0-10886 м3/ч ПП ±(0,05V+0,004Vmax)/Vmax% Рег.№ 67349-17 |
| 37 | Температура воздуха на входе ВКУ электрода 1 | Расходомер SCHMIDT SS 20.260 ДИ 0-120°С ПА ±2°С Рег.№ 67349-17 |
| 38 | Поток воздуха на выходе ВКУ электрода 2 | Расходомер SCHMIDT SS 20.260 ДИ 0-10886 м3/ч ПП ±(0,05V+0,004Vmax)/Vmax% Рег.№ 67349-17 |
| 39 | Температура воздуха на входе ВКУ электрода 2 | Расходомер SCHMIDT SS 20.260 ДИ 0-120°С ПА ±2°С Рег.№ 67349-17 |
| 40 | Поток воздуха на выходе ВКУ электрода 3 | Расходомер SCHMIDT SS 20.260 ДИ 0-10886 м3/ч ПП ±(0,05V+0,004Vmax)/Vmax% Рег.№ 67349-17 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| | Температура | Расходомер SCHMIDT SS 20.260 | BMXAMI0810 | |
| 41 | воздуха на входе | ДИ 0-10886 м3/ч | ПП ±0,1% | |
| | ВКУ электрода 3 | ПА ±2°С Рег.№ 67349-17 | Рег.№ 49662-12 | |
| 42 | Напряжение высокой стороны | Трансформатор напряжения заземляемый ЗНОЛП-ЭК КТ 0,5 коэфф. тр. 10000/V3/100/V3 рег.№ 68841-17 | | |
| 43 | Ток высокой | Трансформатор тока ТЛ0-10 КТ 0,5 коэфф. тр. 2000/5 рег. № 25433-11 | | Modicon M580 BME P58 2040 |
| стороны фазы А | Sentron PAC4200 ПП ±0,2% Рег. № 46955-11 | Рег.№ 67369-17 |
| 44 | Ток высокой | Трансформатор тока ТЛ0-10 КТ 0,5 коэфф. тр. 2000/5 рег. № 25433-11 | |
| стороны фазы В | | |
| 45 | Ток высокой | Трансформатор тока ТЛ0-10 КТ 0,5 коэфф. тр. 2000/5 рег. № 25433-11 | | |
| стороны фазы С | | |
| Примечание: Обозначения в таблице 1: | | | |
| ДИ | - диапазон измерений, | | |
| КТ | класс точности, | | | |
| КД | класса допуска, | | | |
| ПП ПА- | - погрешность приведенная, погрешность абсолютная | | |
Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено. Заводской номер в виде цифро-буквенного обозначения наносится на формуляр.
Программное обеспечение
В ИИС используется программное обеспечение разработанное АО «СКБ Сибэлекротерм» и устанавливаемое на аппаратные платформы Schneider Electric Modicon и Beckhoff. Программное обеспечение имеет уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р 50.2.077-2014 - «средний». Идентификационные признаки метрологически значимой части ПО приведены в таблице 2.
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| 1 | 2 |
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Modicon. Параметры масштабирования входных аналоговых сигналов (ParScal AI) |
| Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | 1 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения (рассчитываемый по алгоритму MD5) | f57dfc4f2a57eb915f87fe8f8a17fcc8 |
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Modicon. Обработка входных аналоговых сигналов (Make AI) |
| Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | 1 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения (рассчитываемый по алгоритму MD5) | b2fdaf7832b1638207253fd0ed6544e5 |
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Modicon. Блок масштабирования и контроля состояния входных аналоговых сигналов (dbfScalAI) |
| Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | 1 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения (рассчитываемый по алгоритму MD5) | 3a34a07d71315908def270f6a2b9065e |
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Modicon. Блок расчета температуры термопары типа XK(L) |
| Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | 1 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения (рассчитываемый по алгоритму MD5) | 7157256141c3698e560641df1f44f2df |
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Beckhoff. Модуль определения коэффициентов масштабирования (nst) |
| Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | 1 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения (рассчитываемый по алгоритму MD5) | de3ae59cacc5a1d6a92db620f808ad30 |
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Beckhoff. Модуль обработки мгновенных знчаений (prgFast) |
| Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | 1 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения (рассчитываемый по алгоритму MD5) | 0353d0a721e567613a47b8a1259a4a44 |
| 1 | 2 |
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Beckhoff. Модуль расчета действующих значений (prgMain) |
| Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | 1 |
| Цифровой идентификатор программного обеспечения (рассчитываемый по алгоритму MD5) | 52c20dfd35f4e98e84eb6e99e51d72f0 |
Технические характеристики
Таблица 3 - Основные метрологические и технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| 1 | 2 |
| Максимальное количество измерительных каналов | 45 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений избыточного давления для ИК № 1, 2, 3, 4, 5, | ±0,6 % |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений избыточного давления для ИК № 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28, 29 | ±0,5 % |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ИК № 6, 7, 8, 9, 30, 32, 34 | ±(2,3+0,005Т)°С, где Т - измеренная температура |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ИК № 12 | ±5°С |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ИК № 26 | ±0,6°С |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ИК № 10, 11 в диапазоне измерений от -40 до +333°С в диапазоне измерений от +333 до +1300°С | ±7,5°С ±(5+0,0075 Т)°С, где Т - измеренная температура |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ИК № 31, 33, 35 в диапазоне измерений от -40 до +360°С в диапазоне измерений от +360 до +800°С | ±7°С ±(5,2+0,005 Т)°С, где Т - измеренная температура |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры для ИК № 39, 37, 41 | ±2,2°С |
| 1 | 2 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений скорости газа и массового расхода, приведённых к стандартным условиям для ИК № 36, 38, 40 | ±(0,05V+0,005Vmax)/Vmax где Vmax - верхний предел диапазона измерений, V - текущее значение |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений переменного напряжения для ИК № 42 | ±1,5%, |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений силы переменного тока для ИК № 43, 44, 45 5% относительно номинального тока 20% относительно номинального тока 100% относительно номинального тока | ±5,5% ±1,8% ±0,7% |
| Рабочие условия эксплуатации: напряжение сети питания температура окружающего воздуха: - для ТТ и ТН - для модулей аналогового ввода - для сервера, АРМ и операторских панелей относительная влажность воздуха атмосферное давление | от 198 до 242 В от -40 до +40°С от 0 до +50°С от +15 до +25 °С не более 90 % без конденсации влаги от 84 до 106,7 кПа |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист формуляра СКБ.207.90.00.00.000.Ф0 «Система информационноизмерительная в составе АСУ ТП ферросплавной электропечи АО «КФ». Формуляр».
Комплектность
Комплектность АСУ ТП приведена в таблице 6.
Таблица 6 - Комплектность АСУ ТП
| Наименование | Обозначение | Количество, шт. |
| 1 | 2 | 3 |
| Система (процессорный модуль) | Modicon M580 BME P58 2040 | 1 |
| Панель оператора | HMIG3U+HMIDT732 | 1 |
| Модуль аналогового ввода | BMXAMI0810 | 8 |
| Модуль аналогового ввода | BMXART0814 | 3 |
| Модуль связи | BMENOS0300 | 1 |
| Неуправляемый коммутатор Ethernet TCP/IP | TCSESU083FN0 | 1 |
| Модуль последовательного канала | BMXNOM0200 | 1 |
| Панель для установки модулей преобразования напряжения | SCMVAS-PB8D | 1 |
| 1 | 2 | 3 |
| Устройство | Sentron PAC4200 | 1 |
| Расходомер | SCHMIDT SS 20.260 | 3 |
| Трансформатор напряжения | ЗНОЛП-ЭК | 3 |
| Трансформатор тока | ТЛО-10 | 3 |
| Термометр сопротивления | TR50 | 4 |
| Датчик давления | Метран-55 ДМП 331 | 5 |
| Датчик давления | Метран-55 ДМП 333 | 16 |
| Т ермопреобразователь | ТСМУ-3213 | 1 |
| Термометр сопротивления | ТСП-0196 | 3 |
| Термопара | ТХА-0495 | 2 |
| Термопара | ТХК-0292 | 3 |
| Термометр сопротивления | ТС-1088 | 1 |
| Автоматизированное рабочее место | - | 1 |
| Методика поверки | МП-376-ВЛ^и.310556-2021 | 1 |
| Формуляр | СКБ.207.90.00.00.000.ФО | 1 |
Сведения о методах измерений
Методика измерений изложена в эксплуатационной документации АСУ ТП СКБ.207.90.00.00.000
Нормативные документы
ГОСТ Р 8.596-2002 Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения
СКБ.207.90.00.00.000 ТУ Системы информационно-измерительные в составе АСУ ТП ферросплавной электропечи АО «КФ». Технические условия
84272-21: Методика поверкиСкачать5.3 Мб